中创观点 | 储碳不成，倒贴配额，雪佛龙CCS项目的尴尬处境
碳捕集与封存（CCS）技术在不改变能源结构的前提下，实现碳的有效封存，是世界公认的最有前景的碳减排技术之一。雪佛龙运营着世界上最大规模的CCS项目之一，该项目旨在消除其Gorgon液化天然气项目中产生的CO2排放。但是由于该CCS项目开发和运行过程屡屡受挫，导致CCS设施减排效果未达到预期效果，因此正面临政府的追责，雪佛龙也因此面临价值1.95亿澳元的配额债务[1]。
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Gorgon CCS项目背景
2009年，雪佛龙（Chevron）Gorgon液化天然气（LNG）项目正式受到西澳大利亚州政府的批准，该项目全球最大的天然气项目之一，价值550亿美元，设计年产能达到1560万吨LNG。该项目位于澳大利亚西北部的巴罗岛自然保护区，距离西澳大利亚海岸约60公里，由Gorgon和Jansz-Io近海油田提供能源。Gorgon项目由雪佛龙澳大利亚子公司运营，持股47.3%，合伙人包括埃克森美孚（25%）和壳牌的澳大利亚子公司（25%），大阪燃气 (1.25%)、东京燃气 (1%) 和 JERA (0.417%)。Gorgon项目的LNG主要面向亚洲市场，中国、日本、印度和韩国的客户已达成了销售协议，将买下Gorgon项目液化天然气年产量中的一大半。[2]
Gorgon液化天然气项目
该项目不仅仅包括在Gorgon油田的开发以及LNG相关产业，还包括到目前全球最大的商业二氧化碳捕集和封存（CCS）项目。在Gorgon的CCS项目中，雪佛龙预计从2014年到2015年开始，向临近西澳大利亚海岸的巴罗岛地下咸水层注入增压的超临界二氧化碳，在三条Gorgon 液化天然气生产线全部投产时，该项目设计每年捕集和封存400万吨二氧化碳，预计总注入量将达到1.2亿吨二氧化碳左右。
然而，如此大规模的Gorgon CCS项目的开发并非源自于雪佛龙的“心血来潮”，而是在西澳大利亚州政府的压力下催生的。西澳大利亚州的巴罗岛附近存在Gorgon和Jansz-Io两处较大的近海油气资源，其中Gorgon油田中含有近14%左右的二氧化碳组分，在该油田开发的过程中，若该部分伴生二氧化碳未得到有效地消除或抵消，将为澳大利亚带来一定的控排压力。因此，雪佛龙早在1998年便开始了大量地质评估以及技术研究并与西澳大利亚州政府以及环保部门的协商。
Gorgon项目总体概念
在经过了多年的研究与协商后，雪佛龙在西澳大利亚州政府面前立下“ 军令状 ”，即承诺：采取一切可行的方法，将天然气处理过程中产生的所有二氧化碳注入地下，并且5年内对气藏开采过程中释放出的二氧化碳的80%进行封存。[3]为满足该要求，雪佛龙提出400万吨/年的二氧化碳CCS项目，将开采产生的二氧化碳注入岛底的咸水层中。最终，在2009年，雪佛龙拿到了西澳大利亚州政府对于Gorgon项目的批准，并且获得了6000万美元的联邦政府低排放技术发展基金支持。西澳大利亚州政府希望在Gorgon项目长达40年的合同生产期内，通过CCS技术存储1亿吨的二氧化碳。
总而言之，雪佛龙能够获批在西澳大利亚州巴罗岛自然保护区开发Gorgon LNG项目，很大程度上归功于其所承诺的CCS前景：将开采产生的每年数百万吨二氧化碳埋入岛底。
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Gorgon CCS关键技术
Gorgon的CCS项目包括位于三个钻探中心的九个CO2注入井、两个压力管理钻探中心、两个油藏监测井、一条从 LNG 厂区到钻探中心的7公里地下管道和三个CO2压缩机模块。在工艺理论上可分为两步，二氧化碳的捕集和注入。
第一步是对于油田伴生二氧化碳气体的捕集，主要是将Gorgon气田中的14%二氧化碳组分从原料气中分离。雪佛龙在该方面已有多年的技术积累，LNG处理工厂在对天然气进行液化前必须将这部分二氧化碳与天然气进行分离，以免造成设备腐蚀。
Gorgon CCS项目CO2的捕集
第二步则是该CCS项目的关键技术：二氧化碳的注入。LNG厂每年产生的二氧化碳高达400万吨，这些二氧化碳需要被压缩成超临界相，再通过7公里长的管道运至注气井，注入2000多米深的深水库单元（Dupuy地层）。与此同时，距离注入井约4公里的第二组井将同一地层中的水抽升至地面，以防止砂岩中积聚过多压力。然后，第三组井将这些水重新注入地下，注入砂岩上方的岩石层中。雪佛龙早在1998年就开始研究二氧化碳的封存，按说工艺应该相当成熟了。雪佛龙在CCS项目上的投入也不小。Gorgon项目进展到2020年中期时，雪佛龙对CCS项目的投入已达31亿美元，但事实证明依然存在问题。
Gorgon CCS项目CO2的注入
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Gorgon CCS项目进展
Gorgon LNG项目的投产由于预算超支等原因推迟了两年，在2016年3月才启动第一条LNG生产线的运营，超支额也高达180亿美元。在2016年7月和2017年3月，Gorgon项目的第二条和第三条LNG生产线也相继投产。而在另一方面，雪佛龙对于其向西澳大利亚州政府承诺的 CCS项目却一再拖延。到2016年中期，注气井仍未完工，井口设备未能安装，二氧化碳管道也未能就位。后来又接二连三出现技术问题。
实施过程中，雪佛龙遭遇一系列难题，2017年4月首次启动了二氧化碳压缩机，但发现压缩机存在严重的设计缺陷，极易导致水和二氧化碳发生混合，生成碳酸，造成设备的严重腐蚀。雪佛龙以需要对压缩机进行改造为由，将二氧化碳首次注入时间延迟到一年后。到了2018年中期，雪佛龙仍未完成压缩机改造，再一次将注入时间推迟到2019年初。而后又再次延期，直到2019年8月才终于开始注入。
然而，CCS项目延迟三年半后，在设备运行过程中，二氧化碳的注入依然不顺利。原来用于排水的井在试井时出现了砂堵，导致整个地下岩层存储系统无法正常运行。2020年，经过西澳大利亚州政府的一系列协调和批准，雪佛龙在不抽水的情况下，直接向地层中注入二氧化碳，但平均注入率只达到设计最大效能的70%。2020年底，西澳矿业、工业监管和安全部介入并命令雪佛龙将CO2注入量减少到设计容量的三分之一，以避免超压压裂砂岩并永久损坏系统性能。[4]
实际上，Gorgon LNG项目投产的五年以来，CCS项目始终没能达到初期设想的效果，由于项目一再推迟以及运行过程中出现的种种问题，在这五年内Gorgon CCS项目仅封存了500万吨由油气田伴生的二氧化碳，而这部分与当时承诺西澳大利亚州政府二氧化碳封存量相差甚远，仅达到了目标封存量的32%左右。[1]
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雪佛龙无法兑现承诺
由于Gorgon LNG项目的落成，LNG产量大幅增长，但配套的CCS项目未达到预期，Gorgon项目有大约950万吨的二氧化碳排放至大气中。这直接导致了澳大利亚温室气体排放量的增加，石油和天然气行业的逃逸排放量在过去5年中增加了一倍多。[5]
LNG产量（百万吨/年）[6]
Gorgon CCS项目CO2日注入量（tCO2/天）[6]
受到气候组织以及多方的压力，西澳大利亚政府开始向雪佛龙施压。自2016年Gorgon LNG工厂启动至今，已过去5个年头，由于雪佛龙注入的二氧化碳远少于其承诺的注入量，西澳大利亚政府将对雪佛龙采取处罚措施。当现场工程师为技术问题挠头之际，雪佛龙及其合伙公司也试图通过政治途径想办法减负，与西澳大利亚州政府之间开始了“讨价还价”。雪佛龙表示不对 80% 最低目标的全部缺口负责。因为18年LNG项目才获得批准。西澳政府在年中修改了 Gorgon 的环境条件，Gorgon的第二和第三条液化天然气生产线在 2018年7月之前相关的排放不会被计算在内。
雪佛龙表示，将投资 4000 万澳元用于低碳项目，并将购买和交出523万吨温室气体抵消额，2022年7月完成履约，雪佛龙计划通过从两个国际计划中购买澳大利亚配额和抵消来履行其义务。按照当前澳大利亚碳市场的行情，上周创下每吨37澳元的历史新高，523万吨抵消将至少花费 1.95 亿澳元。[1]
在低碳的大环境下，油气行业正面临着越来越严峻的转型压力。油气公司不得不考虑布局其能源供应转型策略。但在新能源替代化石能源的过渡期，各大油气公司纷纷尝试通过CCS技术为其油气资产续命。雪佛龙无疑是是众多油气公司中的佼佼者，通过CCS技术，实现天然气的低碳开发，一直被视为油气行业相当有前景的一条途径。然而，就在“军令状”立下的第13年，雪佛龙公开承认CCS项目的失败，并被迫抵消523万吨未经授权的二氧化碳排放量。Gorgon CCS项目的失败给任何押注CCS以实现净零排放的油气公司带来了重大挑战。
参考资料：
1.Chevron, partners to fork out for carbon offsets for Gorgon LNG carbon capture shortfall，路透社
2.Project Gorgon，雪佛龙；
3.雪佛龙高庚CCS项目引争议，中国石化报
4.Chevron’s five years of Gorgon carbon storage failure could cost $230 million，悉尼先驱晨报；
5.Gorgon CCS failures push Australia’s emissions higher, but renewables clean up the grid，RenewEconomy
6.Gorgon Project Carbon Dioxide Injection Project Low Emissions Technology Demonstration Fund Annual Report 1 July 2019 - 30 June 2020，雪佛龙；